装配式建筑在军民融合工程中的应用

郭振勇，靳鹏

中铁工程设计咨询集团有限公司

摘要：结合承担的某地区军民融合项目，对装配式应用于军民融合项目进行研究并实践，为大力推广装配式建筑做技术准备。

1.引言

2019年中央军委后勤保障部办公厅印发了《关于大力推广军事设施建设项目应用装配式建筑的实施方案》，这是军队的关于装配式建筑推广应用的文件，文中对工作开展的总体安排、相关要求做了部署，但就工作实施的具体细节没有详细说明[1]。承担的某地区军民融合项目，发包清单中项目遍布漫长的边境线，所在地理位置的地质条件特殊，有高原、高寒、高海拔的“三高”特点，自然环境恶劣，昼夜温差大、多风干燥等恶劣天气；在高原地区进行工程建设时，全年可用时间不足8个月，施工时间短促，难以提高施工质量，管理成本不易控制；高原施工时的技术设备少，基于气候的原因，设备损耗大，维修保养成本高。装配式建筑具有施工速度快、受天气影响小的特点，应用装配式建筑的这些优势，可以弥补高原等偏远地区营房施工难的问题。

2.装配式建筑分类

目前的装配式建筑可以分为装配式主体结构和装配式内装部品两大部分，其中装配式主体结构包括三种主要的结构形式：钢结构、预制混凝土结构和木结构。建筑钢结构天然就是符合装配式建筑特点的结构形式。钢结构建筑的结构构件完全是在工厂完成加工，在现场仅进行拼装来完成结构施工。装配式钢结构比钢筋混凝土结构建筑的环境污染少、抗震能力强、更有利于工业化等特点[2]。

目前我国广泛采用的钢结构建筑体系主要有：钢-混凝土混合结构多高层建筑体系，大跨度空间体系，重型和轻型钢结构厂房结构体系，和冷弯薄壁型钢结构为代表的轻型钢结构体系等。本项目主要应用钢结构体系有门式刚架轻型房屋钢结构体系、多层钢框架结构体系、大跨空间网格结构、叠箱模块式集成房屋体系等。

3.装配式在军民融合建设中应用

承建的多个整体建项目，除个别项目外，均位于3800m以上的高寒高海拔地区，具有军事工程和高原环境施工突出的特点难点，结合竞谈文件中关于“装配式建筑装配率不低于50%，装配式建筑面积不低于30%”的要求，基于设计团队对钢结构装配式的研究成果，整体建项目的车库、物资库、修理工间均采用门式刚架钢结构装配式建筑，食堂、宿舍、办公楼采用钢框架结构。文体中心、综合训练馆、加油站等采用大跨空间网格结构。在新冠疫情发生和应急保障项目，采用集装箱房结构。

3.1 门式刚架装配式建筑

门式刚架轻钢结构是采用根据构件受力大小而变截面的工字形梁、柱组成框架在平面内受力，框架在平面外以支撑、檩条和墙梁等相连接受力的结构体系。因其能够有效利用材料，构件尺寸小、重量轻、工业化程度高、可以在工厂批量生产而保证质量、工地连接采用高强度螺栓连接而简便迅速、土建施工量小、施工周期短、施工质量易于控制。

门式刚架结构为平面结构体系，由边柱与斜梁采用刚接（或近似刚接）方式组成，一般情况下，柱底宜为饺接，尤其是在软土地基上建造厂房时。当有较大吊车或有局部夹层或檐口高度较高时，则宜为刚接；中柱与斜梁可以刚接（或近似刚接）也可较接，承载有吊车的中柱与屋面梁应采用刚接。垂直于门式刚架的方向应布置屋面的横向水平支撑和柱间支撑构成桁架式结构体系，与平面门式刚架共同组成空间稳定结构体系。支撑体系宜采用交叉支撑较为经济，当柱间支撑不能采用交叉支撑时，可采用梁-柱组成门式支撑。

3.2 钢框架装配式建筑

框架体系是指沿纵横方向均由框架作为承重和抵抗水平抗侧力的主要构件组成的结构体系。框架的梁柱宜采用刚性连接。钢框架结构一般可分为无支撑框架和有支撑框架两种形式，层数不超过 12 层时可采用一个方向为纯框架，另一个方向为支撑框架的体系。

本工程建设项目一般不超过5层，故采用无支撑的纯框架体系。无支撑的纯框架体系，由钢柱和钢梁组成，在地震区框架的纵、横梁与柱一般采用刚性连接，纵横两方向形成空间体系，有一定的整体的空间作用功能，有较强的侧向刚度和延性，承担两个主轴方向的地震作用。

3.3 大跨空间网格结构装配式建筑

空间网格结构是将杆件按一定规律布置，通过节点连接而构成的一种空间杆系结构，包括网架、曲面型网壳、立体桁架以及张拉立体拱架等。空间网格结构的杆件可采用圆（方、矩）形截面，节点可采用板式节点或球节点，球节点可采用螺栓球节点或焊接空心球节点，也可采用钢管相贯节点。分析时应根据结构形式、支座节点构造简化为合理的结构计算模型。

空间网格结构的应用范围非常宽广，包括体育场馆、展览馆、大型商场、火车站房、飞机库、工厂车间、干煤棚、会展中心等各类大、中、小跨度公共建筑和工业建筑；在楼层结构、墙体结构、桥梁结构、装饰建筑和建筑小品中也有所应用。在本工程项目中，文体用房、机库、加油站、游泳馆等工程中广泛采用空间网格体系中的网架结构。

在本工程中，文体用房、机库、加油站、游泳馆等工程中广泛采用空间网格体系中的网架结构。

3.4 箱式模块组合房屋装配式建筑

箱式模块组合房屋为采用模块化设计、工厂化制作、打包事运输、现场模块化组装的轻钢模块房屋，该类型房屋适用于三层及三层以下的民用建筑，适用年限可达20年[3]。

箱房结构简单、安全，对基础要求低，具有现场安装快捷、移动搬迁便利、周转次数多、使用寿命长等特点，产品拆装无损耗，无建筑垃圾，可作为办公、宿舍、餐厅、卫浴、娱乐以及组合大空间使用。其具有预制化、灵活性、节能环保等特点，在本次新冠疫情中起到了重要作用。

在本工程中，主要应用在应急医院及快速部署野战宿营工程。

4.结语

装配式建筑技术作为新兴的建造方法，颠覆了原有的现场浇筑施工方式[4]。在项目实施中，结合已有的研究成果，生产及施工条件，以钢结构装配式为重点，进行了一定程度设计实践，但囿于人工成本和产业链的不完善，装配式建筑的设计、构件加工运输、施工组织、管理等方面均有待提高。但其技术优势相当契合新军事变革下军事设施建设的长远发展。

参考文献：

[1]鲁春晓,李丽华,周洪玉.装配式建筑在武警部队中的适用性分析[J].山西建筑,2021,47(19):3.

[2]中国建筑标准设计研究院.装配式建筑系列标准应用实施指南-钢结构建筑[M],北京,中国计划出版社,2016:1-6.

[3]牟连宝等.集成箱式房屋设计[M],北京,中国水利水电出版社,2019:1-10.

[4]王正刚,李震,汪薇.部队营房应用装配式建筑技术的思考[J],四川建筑科学研究,2020,46(5),6.